爆炸冲击波防护效应的评价方法研究

以被防护对象在爆炸冲击波作用下的最低毁伤状态作为考虑防护设施在爆炸冲击波作用下防护能力的基础,基于等效靶板的试验方法及试验数据,建立了以冲击波超压-冲量为防护判据的爆炸冲击波防护效应的评价方法。利用该评价方法进行了某云爆装置的爆炸试验,对其威力进行了评价。结果表明了爆炸冲击波防护效应评价方法的可行性与实用性。     

爆炸冲击波作用下靶板的塑性大变形响应研究

对四边约束方形靶板 ,在爆炸冲击波作用下的塑性大变形响应情况 ,进行了理论分析与试验研究。运用能量守恒的方法 ,同时考虑试验过程中靶板的边界约束条件 ,得到了四边约束方形靶板在爆炸冲击波作用下发生塑性大变形时挠度的半经验公式。理论计算与试验结果吻合性较好 ,这种方法可应用于板结构在爆炸冲击波作用下的毁伤或防护方面的工程预测     

FAE威力评价方法与目标防护分析

对燃料空气炸药（ＦＡＥ）爆炸场特性进行了分析;从冲击波超压－ 冲量毁伤准则出发,提出一种以靶板毁伤效应为评价依据的ＦＡＥ威力评价方法,并结合易损性等效原理,对不同毁伤等级下目标防护问题进行了分析     

埋深对城市地下管道爆炸的影响规律

在特定情况下,城市地下空间废弃管道中会因为油气的泄露等因素形成爆炸环境,利用AUTODYN建立合适的数值模拟模型,围绕管道内部爆炸后对覆盖层的毁伤效应和对地表面空气超压影响展开研究,给埋地管道内部爆炸模拟提供了新的思路。运用建立的模型对不同埋深管道上方覆盖层在爆炸荷载作用下的破坏过程、毁伤规律以及空气中爆炸冲击波的衰减规律进行研究,为建立全面的城市地下管道风险评估指标体系和确定安全防护规范提供了参考。研究结果表明:对于不同埋深管道爆炸,管道上层覆土层的厚度对爆炸后管壁产生的压力影响不大;随着埋深的增加,在空气中形成的伤害破坏范围变小,空气超压衰减符合空气中爆炸后冲击波的衰减规律,埋深每增加0.1m,其空气超压减小4.5%~5.1%左右。     

爆炸物冲击波的人体防护研究

针对爆炸物爆炸冲击波、破片或子弹冲击、高温高压气体热辐射等复杂环境下的人体伤害威胁,本文从人员损伤研究和防护材料研究两方面综述了国内外研究进展,最后为开展人体有效防护研究工作提出了几点建议.     

模具中雷管爆炸的冲击波防护距离研究

为了研究模具中雷管爆炸产生的冲击波超压对雷管生产线传输皮带周围操作人员的伤害范围,测量了模具中单发到50发雷管同时爆炸后不同距离的空气冲击波超压峰值,并拟合了超压衰减曲线;根据空气冲击波超压与人员伤害程度的最小压力关系,得到了避免传输皮带周围操作人员出现"轻微"、"中等"、"严重"、"极严重"伤害时的安全防护距离。利用空气冲击波峰值超压公式定量分析了模具对其中雷管爆炸产生冲击波的吸收,表明模具具有良好的冲击波吸收作用。     

公共建筑结构内爆炸效应的数值模拟

大型公共建筑结构内的爆炸问题分为4个连续阶段,即炸药的爆轰、冲击波的传播、冲击波与结构壁面的反射、结构壁面在爆炸载荷作用下的动力响应。为研究大型公共建筑结构内爆炸的效应,以爆轰动力学、爆炸力学、结构动力学和爆炸力学计算方法等多个领域的理论知识为基础,选取典型长方体空间为研究对象,采用有限元计算方法,对长方体密闭空间内冲击波传播规律及壁面爆炸载荷分布特性进行了数值模拟。结果表明:在爆炸冲击波距离结构壁面较远时,计算模型中的冲击波衰减规律与无限大气中的相似,可以采用空爆理论计算模型;而在结构壁面处,由于受到反射冲击波的影响,当反射波与入射波叠加后在某些观察点会出现压力急剧升高,甚至压力超过首个峰值的现象;在结构壁面的角域,由于冲击波衰减缓慢,超压作用时间较长,破坏效果也最大。     

利用爆炸冲击波作用促进污泥改性试验探索

为了提高污泥的脱水效率,需要对污泥进行预处理.探索了一种新的污泥预处理方法,即利用炸药爆炸产生的冲击波作用于污泥.通过小型试验发现,污泥颗粒粒径在爆炸冲击波的作用下变小,污泥的絮状胶体结构破坏,污泥颗粒由胶结紧密变为疏松,从而证明了爆炸冲击波促进污泥改性的可行性.     

基于MATLAB的奥克托今爆炸影响范围和控制措施研究

为了准确预测奥克托今爆炸产生的冲击波伤害效应,对奥克托今炸药进行爆炸能量计算转化,根据由实践总结出的经验公式可以计算出不同药量和距离的超压。再利用MATLAB进行了数值计算得出冲击波超压与距离的关系、爆炸伤害区域划分标准,计算得到人员死亡、重伤、中伤、轻伤范围。同时根据爆炸影响提出了建立防护屏障等控制措施。     

不同曲率弯曲巷道弯角近区爆炸冲击波传播特性研究

为研究爆炸冲击波在不同曲率弯曲巷道弯角近区的传播规律,采用有限元方法建立爆炸模型,分析爆炸冲击波传播特性及其变化过程。研究结果表明,弯曲角度改变了巷道内冲击波超压分布,巷道内爆炸冲击波是巷道壁面反射叠加增强作用与传播距离衰减效应综合作用的结果,在爆源近区反射叠加作用占主导地位,使峰值压力出现极值;随着传播距离的增加,冲击波衰减占主导地位,峰值超压随距离呈现为线性衰减。     

防爆膜对中空玻璃防护效果的试验研究

为定量分析爆炸冲击波载荷下防爆膜对中空玻璃的防护效果,对贴膜和未贴膜的中空玻璃进行爆炸对比试验。通过调整爆距和药量获得不同爆炸载荷下玻璃的破碎状态,并根据压力传感器测量的爆炸冲击波超压值,得到贴膜与未贴膜中空玻璃破碎的临界超压值。结果表明:中空玻璃粘贴防爆膜能有效降低贴膜一侧玻璃碎片所造成的伤害,并能显著提高中空玻璃破碎的临界超压值;背爆面贴膜的中空玻璃防爆性能大于迎爆面贴膜的防爆性能;在玻璃上直接粘贴防爆膜不能完全发挥防爆膜的防护效果。     

瓦斯爆炸传播过程中矿车激励效应的实验研究

为了分析矿车在矿井瓦斯爆炸传播过程中的激励效应,模拟井下工作环境,构建了实验管道,按照比例建造了矿车模型,分别设定一个矿车和三个矿车链接两种实验工况进行试验。根据冲击波传播过程中激励效应的形成机制,以爆炸传播过程中火焰和冲击波波阵面变化测试为主要测试目标,采用激光纹影的测试方法,分别观测了两种工况条件下下矿车区域附近爆炸冲击波畸变情况,捕获了冲击波经过矿车附近时,冲击波变化特征。根据试验观测,当冲击波经过障碍物附近时,波阵面明显发生畸变,而当三个矿车存在时,火焰出现了回流和绕流现象,燃烧强度和速度都明显增加,这一实验结果一方面证实了矿车对瓦斯爆炸存在明显的激励效应,同时指出矿车数量多,激励效应会更强。本文研究结果对瓦斯爆炸事故阻爆、隔爆技术开发和事故调查有一定的指导意义。     

多层圆管夹芯结构的装甲车底板防爆设计

为提高轮式装甲车防护地雷的能力,寻找能够实现最佳防护效果的装甲结构形式,利用ANSYS/LS-DYNA软件平台,对不同的装甲结构在爆炸载荷作用下的响应进行仿真计算。首先探究多层圆管排列方式对冲击吸能的影响,得出密排圆管结构的抗冲击能力强于齐排和交叉排列的方式。然后在爆炸载荷下对由双层密排圆管组成的夹芯层防护结构进行数值计算,并对比试验结果,验证了所建立计算模型数值模拟结果的有效性。最后由数值计算结果确定了最佳的防护结构。数值模拟和试验结果表明,防护结构的面密度增大,防护效果明显改善;相同面密度的防护结构中圆管的直径越大,圆管的压缩行程越大,防护效果越好。     

机场货站易爆危险品存储区外部安全防护距离研究

为合理设定机场货站易爆危险品存储区外部安全防护距离,基于爆炸威力计算模型,利用有限元分析软件AUTODYN模拟包装约束下爆炸品爆炸冲击波特性,通过引入包装约束系数,描述包装材料对爆炸威力影响,计算航空运输易爆危险品存储区外部安全防护距离.结果表明:1 mm厚度聚碳酸酯、钢和铝材质外包装的包装约束系数分别为0.9047,...     

火灾爆炸事故多米诺效应耦合模型研究

为了评估火灾爆炸事故中相邻储罐由于多米诺效应而引发二次事故的风险,提出了基于热辐射、冲击波超压以及碎片冲击等三种物理效应共同作用下的事故多米诺效应耦合分析模型.模型采用概率组合方法计算事故影响区域内目标对象发生二次事故的最可能组合及概率.研究表明,火灾爆炸事故多米诺效应的产生受到多种因素影响,其中平面布局、防火间距是影响二次事故发生的主要因素.在计算设施失效概率的过程中,考虑了热辐射、爆炸冲击波以及碎片冲击三种物理效应的耦合作用效果,采用影响系数法对二次事故的可能单元组合加以研究.最后,以一储罐区蒸气云爆炸事故为例对可能发生的二次事故进行了模拟,得到了相邻储罐二次事故的单元组合及概率.     

蒸气云爆炸荷载计算方法比选研究

通过比较计算爆炸荷载的4种常用方法：三硝基甲苯(Trinitrotoluene, TNT)当量法、贝克-斯特洛-唐(Baker-Strehlow-Tang, BST)法、荷兰应用科学研究组织(Netherlands Organization for Applied Scientific Research, TNO)多能法和计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)方法，得出对于石油化工行业易发的蒸气云爆炸，推荐采用TNO多能法或CFD方法的结论。通过构建蒸气云爆炸场景，定量评估TNO多能法或CFD方法在单爆炸场景计算中的准确度和适用性。研究结果显示，在爆炸冲击波近场，CFD方法在计算中考虑了障碍物对爆炸冲击波的遮挡效应，其近场的计算结果更为可信，但是在爆炸冲击波远场通常会高估爆炸冲击波衰减速度。TNO多能法在爆炸冲击波远场的计算中更有优势，但在爆炸冲击波近场的计算结果受使用者主观影响较大。研究成果可为学者科学地选择计算方法，并准确评估爆炸荷载提供参考和依据。     

球形爆炸冲击波正面作用下人体头部损伤规律的数值模拟

在军事行动、恐怖袭击和工业事故等爆炸事件中，爆炸冲击波引起的头部损伤已成为主要致伤形式之一。为了阐明冲击波损伤规律及头部承受冲击波损伤阈值，针对不同冲击波入射压力对人体颅脑不同部位的损伤规律进行了研究。建立了头部三维有限元模型，验证了其有效性。建立了冲击波-头部流固耦合模型，在大脑表面沿正中矢状面选取5个特征点，对头部分别在1 000 kPa、800 kPa、600 kPa、400 kPa、300 kPa、200 kPa、100 kPa和50 kPa入射冲击波作用下的损伤情况进行分析。在球形冲击波的作用下，颅骨分散冲击波，为脑组织提供防护；冠状面前侧的特征点受压，后侧特征点受拉；入射冲击波超压大于600 kPa时，距离爆源越近的特征点压力越大，距离爆源越远的特征点压力越小；造成颅脑组织80%严重损伤的入射冲击波超压临界值约为137 kPa。     

不同曲率弯曲巷道爆炸冲击波传播特性数值模拟研究

为研究爆炸冲击波在不同曲率弯曲巷道内的传播规律,采用数值模拟手段建立了不同曲率弯曲巷道爆炸模型,分析了爆炸冲击波在巷道内的传播特性及其变化规律, 并结合冲击波超压对人体的伤害程度分类,研究了不同曲率弯曲巷道内爆炸破坏效应分区。模拟结果表明,弯曲角度改变了巷道内冲击波超压分布,随着巷道弯曲角度的不断增大,壁面反射对冲击波超压峰值分布起主要作用,随着传播距离的增加,冲击波超压峰值衰减显著,体现了超压峰值变化的距离效应。此外,巷道弯曲角度的增加整体减小了爆炸损伤严重程度。研究结果可实现对不同曲率弯曲巷道内冲击波超压分布的预测,并为巷道内爆炸事故预防及应急救援提供借鉴。     

瓦斯爆炸冲击波在单向分叉管道内的传播规律试验研究

为研究瓦斯爆炸冲击波在单向分叉管道内的传播规律,建立瓦斯爆炸试验管道系统,进行瓦斯爆炸试验。根据试验结果,分析单向分岔管道分岔前的超压、分岔角度对管道内冲击波传播的影响。所得研究结论是:管道分叉角度不变时,冲击波超压越大,直线管道超压衰减系数和支线管道超压衰减系数越大。冲击波超压不变时,增大单向分叉管道角度,支线管道冲击波超压衰减系数变大,直线管道衰减冲击波超压系数变小,体现了支线和直线管道内冲击波的分流作用;支线管道的分叉角度越大,对直线管道的分流作用越小。     

物流基地危险货物储区外部安全防护距离研究

在物流基地规划建设中,危险货物储区外部安全防护距离的设定是很重要的一个组成部分。针对危险货物储区化学爆炸与毒气泄漏事故影响范围大、后果严重等特点,先应用鱼刺图事故分析原理分析危险货物储区危险因素,再建立化学爆炸与毒气泄漏危害距离计算模型,最后以冲击波伤害与毒气中毒有效剂量标准为依据,根据已建模型计算化学爆炸与主、次导风向毒气泄漏伤害距离。结果表明在设定安全防护距离时,结合化学爆炸、毒气泄漏危害距离模型,能得到合理的危险货物储区周边安全防护距离,具有实际应用价值。